D0I:10.13374/i.issm1001053x.2002.05.006 第24卷第5期 北京科技大学学报 Vol.24 No.5 2002年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2002 控轧控冷工艺参数对60Si2MnA线材中 珠光体形态的影响 艾家和赵同春高惠菊张麦仓董建新谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了60Si2MA线材控轧控冷工艺参数对所析出的珠光体的影响.结果表明：在其 他工艺参数相同的情况下，珠光体平均片层间距主要取决于吐丝到集卷过程的冷却，这一过程 冷速越快，珠光体平均片层间距越小：珠光体平均片层间距随着吐丝温度或终轧温度的升高呈 下降的趋势：终轧后快冷容易出现退化珠光体，并且其含量随相变区冷速的加快而明显增多； 较低的终轧温度使珠光体球团直径明显减小. 关键词控轧控冷工艺参数；珠光体片层间距；珠光体球团；6OSi2MA线材 分类号TG335.63 为了满足用户对60Si2MnA线材冷加工（如 1试验材料及方法 冷拔)性能不断提高的要求，生产厂家采用控轧 控冷工艺来控制线材的显微组织即控制奥氏体 试验用料取自60Si2MnA150mm×150mm 晶粒以细化珠光体球团，减小珠光体片层间距 方坯的相同部位，将试料加工成若干个尺寸为 以获得尽可能多的索氏体组织，抑制自由铁素 8mm的试样.试验用料的化学成分（质量分数 体的析出以获得尽可能少且弥散分布的铁素体 %)为C,0.57;Mn,0.76;Si,1.79;S,0.005;P,0.012; 以及减少脱碳等.在60Si2MnA高速线材生产 Cr,0.10:Ni,0.08. 中，控制终轧温度和轧后冷却速率是改善产品 按照图1所示的工艺方案在THERMECMA- 组织性能的重要措施.本文研究了终轧温度及 STOR-Z热模拟试验机上进行两道次压缩试验， 轧后控冷对60Si2MnA钢中珠光体片层间距的 然后将各个试样在焊热电偶的部位沿着横截面 影响规律，为实际生产中改进工艺提供依据 切开并制成金相试样，用扫描电镜对金相试样 1050℃ 第【道压缩 第2道压缩 保温3min 1050℃ 1000-750℃（终轧温度） 应变速率：50s 应变速率：50s 应变量：20% 应变量：50% 按50℃/s冷至第2 3s冷却到规定温度（吐丝温度） 道次变形温度 保持恒温35 以10℃/s升温 不同的冷速冷至450℃ 吐丝温度 450℃ 空冷至室温 t/min 图1热模拟试验工艺方案 Fig.1 Schematic drawing of hot simulation tests 收稿日期2001-0702艾家和男，30岁，博士
第 2 4 卷 第 5 期 2 0 02 年 一。 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s i ty o f S e i e n e e a n d eT e h n o l o gy B e ij i n g V心l 一 2 4 N o . 5 O C t . 2 00 2 控轧控冷工艺参数对 60 iS ZM n A 线材 中 珠光体形态的影响 艾 家和 赵 同春 高惠菊 张麦仓 董建新 谢锡善 北京科技大学材料科学与工程学 院 , 北京 10 0 0 8 3 摘 要 研 究 了 6 0 s iZ M nA 线 材控 轧控 冷工 艺参数对 所析 出的珠光 体 的影响 . 结果 表 明 : 在其 他工 艺参数相 同的情况下 , 珠光体平均片 层间 距主要 取决 于吐丝 到集卷 过程 的冷却 , 这一 过程 冷速 越快 , 珠 光体平 均 片层 间距越小 ; 珠 光体平均 片层 间距 随着吐 丝温度 或终 轧温度 的升 高呈 下 降的趋 势 ; 终 轧后快冷容 易 出现退 化珠 光体 , 并 且其含 量随相 变 区 冷速 的加 快而 明显增 多 ; 较低 的终 轧温 度使珠光体球团直径 明显减 小 . 关键 词 控轧 控冷 工艺参数 ; 珠光 体片层 间距 ; 珠 光体球 团 ; 6 0s iZ M nA 线 材 分 类号 T G 3 3 5 . 6 + 3 为了 满足 用 户对 60 iS ZM n A 线 材冷加工 (如 冷拔 )性 能不 断提高的要求 , 生产厂家采用 控轧 控冷 工艺来控制线材 的显微组织 即控制奥 氏体 晶 粒 以细化珠 光体球 团 , 减小珠光体 片层间 距 以获得尽 可 能多 的索 氏体组 织 , 抑制 自由铁 素 体的析出以 获得尽可 能少 且弥散分布 的铁 素体 以及减少脱碳等 -1I 】 . 在 6 OS iZ N 功A 高速线 材生产 中 , 控 制终轧温 度和 轧后冷却速率 是改善产 品 组织性 能的重要措施 . 本文研究 了 终轧温度 及 轧后 控冷 对 6 0S iZ M几 A 钢 中珠光体 片层 间距 的 影 响规律 , 为实际生产 中改进工艺提 供依据 . 1 试验材料及方法 试验 用 料取 自 6 o s iZM nA 15 0 m m x l 5 O m m 方坯 的相 同部位 , 将试料加 工成若干个 尺寸为 邺 m m 的试样 . 试验用料 的化学成分 (质 量分数 % )为 C , 0 . 5 7 : M n , 0 . 7 6 : 5 1 , 1 . 7 9 : S , 0 . 0 0 5 ; P, 0 . 0 12: C r , 0 . 10 ; N i , 0 . 0 8 . 按照 图 1所示的工艺方案在 T H E R M Ec M A - S T O R , Z 热模拟试验机上进行两道次压缩试验 , 然后将各个试样在 焊热 电偶 的部位沿着横截面 切开并制成金 相试样 , 用扫描 电镜对 金相试样 1 0 50 ℃ 保温 3 m i n 第 1道压缩 1 0 5 0 ℃ 第 2 道压 缩 1 0 0 0一 7 5 0 ℃ (终轧 温度 ) 应变 速率 : 50 5 一 , 应 变量 :2 O% 按 50 ℃ s/ 冷 至第 道次 变形 温度 以 10 ℃ / s 升温 空冷 至室温 t / m i l 图 1 热模 拟试验工 艺方 案 F ig . 1 S e h e m a t i c d r a w i n g o f h o t s im u la ti o n t e s st 收稿 日期 2 0 01 刁7峨〕2 艾家和 男 , 30 岁 , 博士 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2002. 05. 006
·504· 北京科技大学 学 报 2002年第5期 进行显微组织观察并测量珠光体平均片层间 0.170 ·吐丝温度：800℃ 距.扫描电镜为Cambridge S-360型，加速电压 。-吐丝温度：850℃ 0.160 20kV,观察和测量时使用的放大倍数为6000-2 吐丝温度：900℃ 0.150 000倍.观察的部位均为沿金相试样径向、离试 终轧渴度为900℃ 样外缘焊热电偶处约2mm处的区域.对每个试 0.140 样至少随机观察20个视场，在每个视场中选取 0.130 (a) 3至5组珠光体片层进行珠光体片层间距d的 0.120 0.175 测量，然后计算出每个试样珠光体片层间距的 -吐丝温度：750℃ 0.165 0一吐丝温度：800℃ 平均值d.由于各珠光体球团的片层取向与金 吐丝温度：850℃ 相磨面以各自不同的角度相截，所以应根据 0.155 终轧温度为850℃ d=πd/4计算珠光体片层间距的真实值d例. 0.145 2结果及讨论 0.135 0.125 (b) 试验结果表明：珠光体片层间距是由第二 0.180 道次变形温度（以下简称为终轧温度）、变形后 0.170 一吐丝温度：750℃ 一吐丝温度：800℃ 3s内所冷却到的温度（以下简称为吐丝温度）以 0.160 及自吐丝温度冷至450℃过程中的冷速（以下简 0.150上 终轧温度为800℃ 称为相变区冷速)决定的；终轧后快冷退化珠光 体容易出现，并且其含量随相变区冷速的加快 0.140 而明显增多；低的终轧温度明显地减小珠光体 0.130(⊙) 0246810 球团直径. 相变区冷却速度/℃·s 21相变区冷却速率的影响 图2相变区冷却速率对珠光体片层间距的影响 相变区冷却速率对珠光体片层间距（平均 Fig.2 Effect of the cooling rate from the rod-layer to the 法)的影响见图2.从图2可以看出，相变区冷速 coil collecting station on interlamellar pearlite specing 对珠光体片层间距有很大影响.在图示的终轧 温度和吐丝温度下，随着相变区冷却速率加大， 低时更快些.以终轧温度1000℃，吐丝温度 珠光体片层间距迅速减小.当相变区冷速从 900℃时为例，相变区冷速每加快1℃s,在相变 1℃s提高到10℃s,珠光体平均片层间距由 区冷速为1~5℃s范围内，珠光体片层间距减 0.170μm迅速减小到0.125m.也就是说，相变 小~6nm,而在5~10℃s范围内，则仅-2m,即 区冷速每增加1℃s,珠光体片层间距平均减小 珠光体片层间距减小速率在低相变区冷速下约 约4.5nm.主要因为是：随着相变区冷却速率的 为高相变区冷速的3倍. 加大，使奥氏体向珠光体转变平均相变点4，下 研究还表明：终轧后快速冷却，断续状Fe,C 降，从而使珠光体平均片层间距急剧减小.同 片的珠光体，即退化珠光体容易出现，并且其含 时，珠光体片层间距的减小速率在相变区冷速 量随相变区冷速的加快而明显增多，见图3 (b) 图3800℃终轧和吐丝后以不同冷速冷却的典型珠光体片层间距.(a)1℃/s;(b)5℃/s;(C10℃/s; Fig.3 Typical interlamellar pearlite spacing finishing after finish-rolling at 800C,rod-laying at 800C and cooling at dif- ferent rates
一 5 0 4 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 2 年 第 5 期 一 , L a丫) 馨、 闷 、P日沈 进 行显微 组织 观察 并测 量珠 光体 平均 片层 间 距 . 扫描 电镜 为 C a m b ir d ge s 一 36 0 型 , 加速 电压 2 0 k V, 观察和 测量时使用 的放 大倍 数为 6 0 0 一 2 0 0。倍 . 观察 的部位均为沿金相试样径 向 、 离试 样外缘焊热电 偶处约 2 ~ 处 的 区域 . 对每个试 样至 少随机观察 20 个视场 , 在每个视场 中选取 3 至 5 组珠 光体 片层 进行珠光体片层 间距 d0 的 测量 , 然后计算 出每个试样珠 光体片层间距 的 平均值 试 . 由于 各珠光体球 团 的片层取 向与金 相 磨面 以 各 自不 同 的角度相 截 , 所 以 应根 据 d = 沁 话4/ 计算珠光 体片层间距 的真实值 d 「 .s] _ 】 气入 - , 卜 - 16 5 卜 戈蚁 _ _ 】 、 认 ~ 15 5 卜 、 张 ~ 吐丝温度: 7 50 ℃ 吐丝温度: 80 0℃ 吐丝温度: 85 0℃ 终轧温度为 8 50 ℃ \P日沈 2 结果及讨论 试验结果表 明 : 珠光体 片层间 距是 由第二 道次变形温度 (以 下简称 为终轧温度 ) 、 变形后 3 5 内所冷却到的温度 (以下简称为吐 丝温度 )以 及 自吐丝 温度冷至 4 50 ℃ 过程 中的冷 速(以下 简 称为相变 区冷速 )决定的 ;终轧后快冷退化珠光 体容易 出现 , 并且其含量 随相 变区 冷速的加快 一 而 明显增 多 ; 低 的终轧温度 明显地减小珠光体 球 团直径 . 2 . 1 相变区冷却速率的影响 相变 区冷 却速率对珠光体片层 间距 (平均 法 )的影响见 图 2 . 从 图 2 可 以 看出 , 相变 区冷速 对珠光体 片层 间距有很大影 响 . 在 图示 的终轧 温度和 吐丝温度下 , 随着相变 区冷却速率加大 , 珠 光体 片层 间距 迅速 减小 . 当相变 区 冷 速从 l ℃ / s 提高 到 10 ℃ / s , 珠光 体平均 片层 间距 由 一 0 . 170 脚迅速减小到 0 . 125 脚 . 也就是说 , 相变 区冷速每增加 1℃ / s , 珠光体片层间距平均减小 约 4 . 5 nl . 主要 因为是 : 随着相变区 冷却速率 的 加 大 , 使 奥氏 体 向珠光体转变平均相 变点从 ,下 降 , 从而使珠光体平均 片层 间距 急剧减小 . 同 时 , 珠光体 片层 间距 的减 小速率在相变 区冷速 P日几/ 相变 区 冷 却速度 / ℃ · s 一 , 图 2 相 变区冷 却速 率对珠 光体 片层 间距的 影响 F i g . 2 E fe e t o f th e e o o 血9 r a t e fr o m t h e or d . 】. y e r t o t h e e o i l co ll e e it . g s t a it o n o n i o t e lr a m e ” a r P ea r li t e , Pce in g 低 时更快 些 . 以 终 轧温 度 10 0 ℃ , 吐 丝 温度 9 0 0 ℃ 时为例 , 相变 区冷速每加 快 1℃s/ , 在相变 区冷速 为 1一5℃ s/ 范 围内 , 珠 光体 片层间距减 小一6 nm , 而在 5一 10 ℃ s/ 范围 内 , 则仅一 Z ln , 即 珠光体片层 间距减小速率在低相变区冷速下约 为高相 变区 冷速的 3 倍 . 研究还表 明 : 终轧 后快 速冷却 , 断续状 eF 厂 片的 珠光体 , 即退 化珠光体容易 出现 , 并且其含 量随相变 区 冷速的加快而 明显增 多 , 见图 3 . 图 3 8 0 0℃终 轧和 吐丝后 以不 同冷速冷 却的 典型珠 光体 片层 间距 . (a) 1℃;ls 伪)s ℃;ls c( )10℃;ls F i g · 3 竹 P ic a l i o et r l a m e l a r P e a r li t e s P a c i n g 如is h in g a ft e r if n is 卜 r o l i n g a t 8 0 0℃ , or d 一 l a y i n g a t 8 0 0℃ a n d e o o 血9 a t d i-f fe 理n t r a et s
Vol.24 艾家和等：控轧控冷工艺参数对60Si2MA线材中珠光体形态的影响 ·505· 2.2吐丝温度的影响 6.从图6可看出，在相同吐丝温度和相变区冷 吐丝温度对珠光体片层间距的影响见图4. 速下，珠光体片层间距随着终轧温度的提高呈 从图4可以看出，在相同的终轧温度和相变区 减小趋势.这是因为：一方面，忽略变形对珠光 冷速下，珠光体平均片层间距都随着吐丝温度 体片层间距的影响，终轧温度越高，珠光体片层 的提高而减小，这是因为采用较高的吐丝温度 间距越大；另一方面，在较高的温度下终轧将有 将发生更大程度的静态回复与再结晶，使奥氏 利于发生更大程度的动态、静态回复与再结晶， 体的平均畸变程度减小，即奥氏体向铁素体/珠 使奥氏体的畸变程度减小，奥氏体向珠光体转 光体的相变驱动力减小，由奥氏体向珠光体转 变的平均相变点A:便降低，从而使珠光体平均 变在较低的温度下发生，从而使珠光体平均片 片层间距减小，以上终轧温度对珠光体片层间 层间距减小5.一般吐丝温度每提高10℃，珠光 距的影响规律正是这种因素起主导作用的结果 体片层间距仅减小0.20.4nm,显然，相对于相 从图7可以看出，随着终轧温度的降低，珠 变区冷速来说，吐丝温度对珠光体片层间距的 光体球团直径明显减小.这是因为：一方面，低 影响要小一些. 温终轧不利于回复及再结晶，使由α→P相变的 2.3终轧温度的影响 形核率增加；另一方面，低温终轧有利于减小相 终轧温度对珠光体片层间距的影响示于图 变前的奥氏体晶粒尺寸. 0.174a 0.146 0.132 终轧温度 a850℃ 6) (c) 0.172 ?900℃ 0.144 终轧温度4850℃ 0.130 a850℃ 0.142 "900℃ 终轧温度？900℃ 且0.170 0.128 0.140 0.126 0.168 0.138 0.124 0.166 0.136L 0.122 740 780820 860 900 740780820860 900 740780820860900 吐丝温度/℃ 吐丝温度/℃ 吐丝温度/℃ 图4吐丝温度对珠光体片层间距的影响.(a)1℃/s;b)5℃/s;(c)10℃s Fig.4 Rod-laying temperature effect on interlamelar pearlite spacing 图5850℃终轧、不同温度吐丝后以5℃/3冷却的典型珠光体片层间距.(a)850℃；b)800℃；（⊙）750℃ Fig.5 Typical interlamellar pearlite spacing after finsh-rolling at 850C,rod-laying at different temperatures and cooling at5℃/s 0.170 0.175 0.175 0.160(a) 相变区冷却速度 0.165 (b) 相变区冷却速度 (c) 相变区冷却速度 --10℃/s 0.165 且0.150 -。-10℃/5 -10℃/s ·5℃/s 0.155 +1℃/s o-5℃/s 0.155 -o-5℃/s 。1℃5 1℃5 0.140 0.145 0.145 0.30 0.135 0.135 0.12 0.125 0.125l 840 880 920 9601000 800820840 860 880900 750770 790 810830850 终轧温度/℃ 图6终轧温度对珠光体片层间距的影响吐丝温度为.(a)850℃；(b)800℃：(c)750℃ Fig.6 Finshing temperature effect on interlamelar pearlite specing
V b L 2 4 艾 家和 等 : 控 轧控冷 工艺 参数对 6 0s iZ M n A 线 材 中珠光体 形态 的影 响 一 5 0 5 - .2 2 吐丝温度的影响 吐 丝温度对珠光体片层间距的影 响见 图 .4 从图 4 可 以看 出 , 在相 同的终轧温度 和相 变区 冷速下 , 珠光 体平 均片层间距都随着 吐丝温度 的提高而减小 , 这 是因为采用较高 的吐丝 温度 将 发生更大程度 的静态 回 复与再结晶 , 使奥 氏 体 的平 均畸变程度减小 , 即奥 氏体 向铁素体 /珠 光体的相变驱动力减小 , 由奥 氏体 向珠光体 转 变 在较 低的温度下发生 , 从 而 使珠光体平均 片 层 间距减小.56I] 一般吐 丝温度每提高 10 ℃ , 珠 光 体 片层 间距仅减小 .0 2一.0 4 ln , 显然 , 相对于 相 变 区冷 速来说 , 吐 丝 温度对 珠光体片层间距 的 影 响要 小一些 . .2 3 终轧温度的影响 终轧温度对珠光体 片层 间距 的影响示 于 图 6 . 从 图 6 可看 出 , 在相 同吐 丝温度和 相变 区冷 速下 , 珠光体片层 间距 随着终轧温度 的提高呈 减小趋势 . 这是 因 为 : 一方面 , 忽略变形对珠光 体片层间距的影 响 , 终轧温度越高 , 珠光体片层 间距越大 ; 另一方 面 , 在较高的温度下终轧将有 利于发生更大程度 的动态 、 静态 回复与再结 晶 , 使奥 氏体 的畸变程度减小 , 奥氏 体向珠 光体转 变的平均相 变点lrA 便降低 , 丛而使 珠光体平均 片层 间距减小 , 以 上 终轧温度对珠 光体 片层 间 距 的影响规律正是这种因素起主导作用 的结果 . 从 图 7 可 以 看出 , 随着终轧温度的降低 , 珠 光体 球团 直径 明显减小 . 这是 因 为 : 一方面 , 低 温终 轧不利于 回复及再结 晶 , 使 由 a 一 P 相变 的 形核率增加 ; 另一方面 , 低温终轧有利于减小 相 变前 的 奥 氏体 晶粒 尺寸 . 0 . 1 74 0 . 1 7 2 ( b ) 一锣戮 ;淡 `3 , 网13 0 卜 △ 8 5 0℃ 4206 0 一`KU 4 气内j ,二, 二. r , l.1 . i. t …… nU 0 n0 0R 月了ù 6 月盈`. 、P已沈 且. 0 . 16 6 【一 7 4 0 7 8 0 8 2 0 8 60 9 00 7 4 0 7 8 0 8 2 0 8 6 0 9 0 0 7 4 0 7 8 0 82 0 86 0 9 0 0 吐丝温度 / ℃ 吐丝 温度 /℃ 吐丝 温度 / ℃ 图 4 吐 丝温度对 珠光 体片层 间距 的影 响 . (a) 1℃;ls 伪) 5℃;ls (c ) 10 ℃ls F i g · 4 R o d 一 l a y in g te m P e r a t u re e fc e t o n i n te r la m e l a r P e a r 肠te s P a e i n g 图 5 8 5 0℃ 终轧 、 不 同温度 吐 丝后 以 5℃ls 冷 却 的典型珠 光体 片层 间距 . (a) 8 50 ℃; 助 80 ℃; (c) 7 50 ℃ F i g . 5 竹P ica l in t e r l a m e Ua r P e a r l ite s P a c i n g a ft e r if n s 卜ro lli n g a t 8 5 0℃ , or d 一 l a y in g a t d i们er 代n t t e m P e ar ut er s a n d e o o ha g a t s ℃s/ 口、 ù 3 ó I ō、 丈à,矛Uō f ùàù亡」 4 气、山, ù且,. 二. , .`11. 1 .1 … ”nU 0 no n ù 0 . 1 7 0 0 . 1 6 0 0 . 1 5 0 相变 区 冷 却速度 一~ 10℃ / s ~ 5℃ / s ~ l ℃ / s 0 . 1 7 5 0 . 1 6 5 0 1 5 5 相变 区 冷却速度 一 10℃ / s 一 5℃ / s ~ 1℃ s/ 相 变 区冷 却速度 一 10 ℃s/ 一 5℃ / s ~ 1℃ / S 、日盆 一 - 一一~ 一一 -一~ -一~ 一 8 4 0 8 8 0 9 2 0 9 6 0 1 0 0 0 8 0 0 8 2 0 84 0 8 6 0 8 80 9 0 0 7 5 0 7 7 0 7 9 0 8 1 0 8 3 0 8 5 0 终 轧温度 / ℃ 图 6 终轧 温度 对珠光体片 层间距 的影 响吐丝 温度 为 . (a) 8 50 ℃ ; 伪)80 0℃ ; (c) 7 50 ℃ Fi g · 6 F加 s h in g t e m P e r a tu er e月沁c t o n i n t e r l a m e l a r P e a r 肚t e s P e e in g
·506· 北京科技大学学报 2002年第5期 a)n 6 图7不同温度终轧、850℃吐丝后以5℃9冷却的典型珠光体球团.(a1000℃；b)900℃：(c)850℃ Fig.7 Typical pearlite colony after finish-rolling at different temperatures,rod-laying at 850C and cooling at 5C/s 3结论 其含量随相变区冷速的加快而明显增多 (4)较低的终轧温度使珠光体球团直径明显 (1)在采用控轧控冷工艺生产60Si2MnA线 减小 材时，影响珠光体片层间距的主要因素是相变 区冷速.珠光体片层间距随相变区冷速的增大 参考文献 而减小，当相变区冷却速率从1℃s提高到 1张鹏，冯光纯.60Si2MnA弹簧钢的控轧控冷工艺[J】. 10℃s,珠光体片层间距便由0.170μm迅速减 特殊钢.2001,22(2)：38 小到约0.125m.珠光体片层间距的减小率随 2乔德庸，李曼云.高速轧机线材生产[M.北京：冶金 工业出版社，1995.320 相变区冷速的加快而减小.珠光体片层间距减 3曹建刚，李文学，刘宗昌.6OMn2钢的CCT曲线及锻 小率在1~5℃s范围约为6nm/(℃s)；在5 后控制冷却对组织的影响[)，热加工工艺，1995,2： 10℃/s范围约为2nm/(℃·s);在1-~10℃/s范围 41 约为4.5nm/(℃s). 4倪庆春.高C钢线材组织、性能与工艺参数关系的研 (2)珠光体片层间距随吐丝温度或终轧温度 究D1,北京科技大学，1989 的升高呈减小的趋势，相对于相变区冷速来说， 5张立芬，终轧温度和控冷工艺对60Si2MA钢组织和 力学性能影响的实验研究D],北京科技大学，2000 它们的影响是较小的 6王泾文.高温形变对奥氏体珠光体转变的影响.热 (3)终轧后快冷容易出现退化珠光体，并且 加工工艺，1999(5)：24 Effect of Controlled Rolling and Cooling Process Parameters on Precipitated Pearlite of 60Si2MnA Spring Steel Wire Rods AI Jiahe, ZHAO Tongchun,GAO Huiju,ZHANG Maicang,DONG Jianxin,XIE Xishan School of Materials Science and Engineering.UST Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT The effect of controlled rolling and cooling process parameters on the precipitated pearlite of 60Si2MnA spring steel wire rods is carefully investigated.Experimental results show that when other process parameters are alike,the interlamellar pearlite spacing of 60Si2MnA wire rods is mainly determined by cool- ing rate in the process from the rod layer to the coil collecting station.The more rapid the cooling rate in this process,the thinner the interlamellar pearlite spacing.The interlamellar pearlite spacing tends to reduce with the increase of finishing temperature or rod-laying temperature.The degenerative pearlite emerges especially after cooling at a rapid rate and its content increases with the elevation of cooling rate after finish rolling.The pearlite colony becomes small obviously at a low finishing temperature. KEY WORDS controlled rolling and cooling process parameter;interlamellar pearlite spacing;the pearlite colony;60Si2MnA spring steel wire rod
. 5 0 6 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 02 年 第 5 期 图 7 不 同温度 终轧 、 8 05 ℃ 吐丝后 以 5℃ ls 冷却 的典 型珠 光体球 团 . (a) l 0 0 ℃ ; 伪 ), 0 ℃ ; c( ) 8 50 ℃ F ig · 7 勺 Pic a l P e a r li t e e o le yn a fet r if n is 卜 or 班 n g a t d i ner r e n t et m p e ar tU r e s , 功d 一 la y in g a t 8 5 0℃ a n d c o o l in g a t s℃ 18 3 结论 ( l) 在采 用控轧控冷工艺生 产 6 s0 iZ M 几 A 线 材时 , 影 响珠 光体 片层间距 的主 要 因素是相 变 区 冷速 . 珠光 体片层间距随相变 区冷速 的增 大 而 减 小 , 当相变 区 冷却 速 率从 1℃ s/ 提 高 到 10 ℃ s/ , 珠光体片层 间距便 由一 0 . 1 70 阿 迅速减 小到约 0 . 125 阿 . 珠光体 片层 间距 的减 小率随 相变 区 冷速 的 加快而减小 . 珠光体 片层 间距减 小 率在 1一 5 ℃ s/ 范 围约 为 6 n m (/ ℃ · s) ; 在 5一 or ℃s/ 范 围约为 Z ln (/ ℃ · s) ; 在 1一 10 ℃ s/ 范 围 约为 4 . s ln (/ ℃ · .s) (2 )珠光体片层 间距随吐 丝温度或终轧温度 的升高呈减小 的趋势 , 相对于 相变 区冷速来说 , 它们的 影响是较小 的 . (3 ) 终轧后快冷容 易出现退化珠 光体 , 并且 其含量 随相变区 冷速 的加快 而明显增 多 . (4 )较低 的终轧温度使珠光体球 团直径明显 减 小 . 参 考 文 献 1 张鹏 , 冯 光纯 . 6 0s iZ M n A 弹簧钢的控 轧控冷 工艺 明 . 特殊 钢 . 2 0 0 1 , 2 2 ( 2 ) : 3 8 2 乔德 庸 , 李 曼云 . 高速 轧机线 材生 产 [M ] . 北京 : 冶金 工业 出版 社 , 19 9 5 . 3 2 0 3 曹建 刚 , 李 文学 , 刘宗 昌 . 60 M n2 钢 的 C C T 曲线 及锻 后 控制 冷却对 组织 的影 响 [J] , 热加 工工艺 , 1 9 95 , 2 : 4 l 4 倪庆 春 . 高 C 钢线 材组织 、 性能 与工 艺参数关 系 的研 究 D[ ] , 北 京科技 大学 , 19 8 9 5 张立 芬 . 终轧温 度和控 冷工 艺对 6 0s iZ M 力A 钢 组织 和 力 学性 能影 响的实 验研究 田 ] , 北 京科技 大学 , 2 0 0 6 王径 文 . 高温形 变对 奥 氏体珠光体转变 的影 响 [J] . 热 加工工 艺 , 1 9 9 9 ( 5 ) : 2 4 E fe e t o f C o n t r o ll e d oR lli n g an d C o o li n g P r o c e s s p ar am e te r s o n P r e e iP it at e d P e ar lit e o f 60 S iZM认 S P ir n g S t e e l iWre R o d s IA iJ a h e, Z阮 4口 oT n g c hu n , GA 口 uH ’iju , Z瓦4N G 人如ic a gn, D O N G iJ a xn in , 刀E 曰 石, h an S e h o o l o f M at ier al s S e i e n e e an d E n g ine e ir n g , U S T B e ij i n g , B e ij in g 10 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T T h e e fe ct o f e on tr o ll e d r o lli n g a n d e o o li n g P r o e e s s P amr e et r s o n ht e erP e iP lt a t e d Pe ar lit e o f 6 0 S iZM l lA s rP in g s t e e l w ir e r o d s 1 5 c aer fu lly iVn e s t i g a t e d . E x p e r im e nt a l r e s u lt s s h o w ht at w h e n o het r p or c e s s Pa r a 们n e t e r s ar e a l派 , ht e int e r l am e ll a r P e ar lit e sP a c i n g o f 6 0 S iZ M n A w i r e r o d s 1 5 m a i n ly d e et mr in e d 勿 e o o l - i n g art e in ht e Por e e s s for m ht e r o d lay er t o ht e e o il c o ll e e t i n g s t at i o n . hT e m o r e r ap id ht e c o o li n g r at e in ht i s P r o c e s s , th e hit n e r ht e iin e r l am e ll ar P e ar lit e s P a e in g . hT e int e r l am e ll ar Pe ar lit e s P a e ign t e n d s t o r e d u c e w iht het in e r e a s e o f if n i s h i n g et m P e r a h 址 e o r r o d 一 lay i n g t e m P e r a t u r e . hT e d e g e n e r at i v e Pe alr it e e m e gr e s e sP e e i a ll y a ft e r e o o li n g at a r ap id r at e an d it s e o nt e n t i n e r e a s e s w iht ht e e l e v at i o n o f e o o li n g r at e a ft er if n i s h r o llin g . hT e P e ar li et e o l o n y b e e o m e s sm a ll o b v 沁u s ly at a l o w if n i s h i n g t e m Pe r a h ir e . K E Y w O R D S e o n t r o ll e d r o lli n g an d e o o lin g p r o e e s s Par am e t e r ; int e r l am e llar P e ar lit e s P a c in g : het Pe ar liet e o l o yn : 6 0 S iZ M n A s P r i n g s t e e l w i r e r o d